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VGA - DVI - HDMI- Displayport

Grafikschnittstellen im Vergleich

Neue Monitore haben heute selbst bei niedrig gepreisten Geräten eine Fülle von Möglichkeiten, wie der Monitor mit der Grafikkarte oder Konsole verbunden werden kann. In diesem Artikel worden wir die aktuellen Grafikanschlüsse samt der dahinter stehenden Standards näher beschreiben.

Moderne Grafikkarten von AMD und NVIDIA bieten eine Vielzahl an verschiedenen Bildschirmausgängen, die einer Vielzahl an Eingängen an entsprechenden Monitoren gegenüberstehen. Zuerst  war hierzu der gute alte VGA-Anschluss vorhanden, der die Bildsignale noch analog an den Monitor weitergibt. Die moderneren, digitalen Alternativen hören auf die Bezeichnungen DVI, HDMI und DisplayPort. Zusätzlich gibt es im Profibereich weitere Techniken wie HD-SDI, Glasfaser etc.  Im Folgenden werden wir auf die Standards samt der dazugehörigen Stecker eingehen und erklären, wie die unterschiedlichen Technologien einzusetzen sind.

VGA

VGA ist eine analoge Signalübertragung bis realistisch 1400 x 1050 Auflösung. Das Kürzel VGA steht für den Begriff „Video Graphics Array“ und soll hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt werden. Eigentlich ist VGA im obsolet und durch eine der drei anderen, weit fortgeschrittenen Techniken ersetzt worden. Im Geschäftsbereich hat VGA jedoch immer noch eine Bedeutung, da viele alte Projektoren nur analoge Signale entgegennehmen. Bekannte Geschäfts-Notebooks wie das Thinkpad von Lenovo oder WorkStation Notebooks von HP besitzen deshalb wohl auch immer noch einen VGA-Ausgang.

VGA wurde ursprünglich für eine maximale Auflösung von 640×480 Pixel konzipiert. Durch moderne Rechenverfahren und Analog-zu-Digital-Wandlung sind mit einem qualitativ hochwertigen VGA-Kabel auch Full HD-Auflösungen (1920×1080) theoretisch möglich, wenn auch kaum sauber darstellbar.

DVI

Die drei Buchstaben DVI stehen für „Digital Video Interface“ und benennen damit die vorherrschenden Technik um Bildsignale zwischen Grafikkarte und Monitor zu übertragen. DVI nutz den so genannten TMDS-Standard, der es erstmals erlaubte, höhere Auflösungen zwischen Grafikkarte und Monitor reindigital auszutauschen. TMDS steht dabei für Transition-Minimized Differential Signaling und eliminiert die von der analogen Übertragung bekannten elektromagnetischen Störungen. Zwar lässt der Name dies nicht vermuten, so ist DVI trotzdem in der Lage auch analog Signale zu übertragen. Wegen der robusten und variablen Steckverbindung wird dieses System gerne im professionellen Bereich und bei Eventfirmen eigesetzt. Man unterscheidet hierbei drei unterschiedliche physikalische Stecker, die sich jedoch nur in der Pin-Anzahl, nicht in ihrer Form unterscheiden:

• DVI-A: Für die Übertragung von rein analogen Signalen. Dieser Stecker kommt oft bei Adaptersteckern zu VGA zum Einsatz und besitzt 12+5 Kontakte.
• DVI-D: Überträgt im Gegenzug ausschließlich digitale Signale. Man unterscheidet hier zwischen DVI-D Single Link (18+1 Kontakte im Stecker) für eine maximale Auflösung von 1920×1080 Pixel bei 60 HZ und DVI-D Dual Link (24+1 Kontakte im Stecker) für Auflösungen bis zu 2560×1600 Pixel bei 60 Hz.
• DVI-I: Ist der universellste Vertreter der DVI-Steckerfamilie. Hiermit können sowohl digitale als auch analoge Signale übertragen werden. Die Auflösungsgrenzen sind dieselben wie beim DVI-D-Stecker. So gibt es DVI-I auch in einer Single- und Dual-Link-Variante. Aufgrund der zusätzlichen Adern zur Übertragung analoger Inhalte steigt die Pin-Anzahl auf 18+5 Kontakte bei Single-Link bzw. 24+5 Kontakte bei Dual-Link-Verbindungen.
• Bei DVI kommt der HDCP-Standard (High-bandwidth Digital Content Protection) für kopiergeschützte Inhalte, beispielsweise von einer Blu Ray, zum Einsatz, um die Datenübertragung zwischen Quellgerät (Grafikkarte, Blu Ray Player oder Konsole) und Bildschirme / TV zu verschlüsseln.

HDMI

Während DVI vorwiegend im Computerbereich zum Einsatz kommt, hat sich im Heimkino- und Konsolenbereich die HDMI-Schnittstelle etabliert. HDMI steht für „High Definition Multimedia Interface“ und ist eine direkte Weiterentwicklung der DVI-Schnittstelle. Eine Abwärtskompatibilität besteht weiterhin.

Im Gegensatz zu DVI ist HDMI aber auch in der Lage, parallel zu Bildsignalen digitalen Ton zwischen zwei Geräte auszutauschen. Damit entspricht HDMI mehr den Anforderung von modernen Heimkinoanwendungen, da Ton- und Bildsignale volldigitale über ein einziges Kabel gesendet werden. Mit Beginn der Full HD Ära war HDMI prädestiniert für dieses Einsatzgebiet, da die maximale Auflösung der HDMI 1.0 bis hin zur HDMI 1.2a Spezifikation mit 1920×1080 Pixel (1080p), also Full HD, angegeben war.

Mittlerweile überträgt HDMI im 2.0 Standard auch 2160p-Signale bei 60 Hz für 4K-(UHD)-Material und unterstützt 1080p-Auflösung für 3D-Material mit 48 Hz. Zusätzlich ist seit der Version HDMI 1.4 zu Bild und Ton nun auch ein Ethernetkanal integriert, der die Verwendung eines zusätzlichen Netzwerkkabels zur Anbindung von Geräten an das Internet überflüssig macht. HDMI ist ebenfalls in der Lage kopiergeschützte Inhalte über den HDCP-Standard wiederzugeben. In der aktuellen Version kennt HDMI drei gebräuchliche physikalische Steckervarianten, die all die oben genannten Spezifikationen und Funktionen erfüllen:

• HDMI Typ A: Der Standardstecker.
• HDMI Typ C: Mini-HDMI für Anwendungen mit geringem Platzangebot.
• HDMI Typ D: Micro-HDMI für ultramobile Anwendungen mit minimalsten Platzangebot für Schnittstellen.

Sonderfälle:

• HDMI Typ B: Ein im HDMI 1.1 bis 1.2a Standard genutzter Stecker, der dank Dual-Link die doppelte Bandbreite wie HDMI 1.0 mit Typ A Stecker erreichen konnte. Mittlerweile obsolet und von aktueller Spezifikation überholt.
• HDMI Typ E: Besondere Version in der Automobilindustrie mit speziellem Verriegelungsmechanismus, um zu verhindern, dass die Verbindungdurch Vibrationen oder Stöße während des Fahrtbetriebs unterbrochen wird.

DisplayPort

Der DisplayPort ist das jüngste Verfahren zur Übertragung von Bild- und Tonsignalen zwischen verschiedenen Endgeräten. Aktuell sind DisplayPort-Anschlüsse vor allem im Bereich moderner Computermonitore und Grafikkarten zu finden. Im Heimkino- und Multimediasegment ist weiterhin HDMI der Standard.

DisplayPort verbindet einen sogenannten Main-Kanal, der nur in eine Richtung funktioniert und für die Übertragung von Bild und Ton zuständig ist, mit dem sogenannten AUX-Kanal, der eine Kommunikation in beide Richtungen zulässt. Darüber lassen sich beispielsweise USB-Verbindungen realisieren, die von weitere integrierte Geräten, wie Mikrofonen, Touchscreens oder Kameras genutzt werden können, ohne das ein weiteres Kabel nötig ist.

In der aktuellen Revision 1.3 ist DisplayPort in der Lage Auflösungen von 5120×2880 Pixel bei 60 Hz darzustellen. Wird 4:2:0 Subsampling verwendet, kann DisplayPort 1.3 bereits 8K-Video mit einer Auflösung von 7680×4320 Pixel bei 60 Hz übertragen. Um verschlüsselte Inhalte zu schützen kann DisplayPort auf HDPC und DPCP (DisplayPort Content Protection) zurückgreifen, welches auf einer 128 bit starken AES-Verschlüsselung basiert.

Aktuell gibt es zwei physikalische Stecker für DisplayPort, die sich in ihren Übertragungseigenschaften nicht unterscheiden, ein dritter Steckertyp ist in der Spezifikationsphase.

• DisplayPort (Fullsize): Der Standardstecker für den DisplayPort-Standard.
• Mini DisplayPort: Eine geschrumpfte Version, welche vor allem von Notebooks und Grafikkarten genutzt wird. Intel und Apple haben diesen Steckertyp weiterentwickelt und daraus Thunderbolt kreiert, welches zusätzlich PCI-Express-Signale über die gleiche Leitung abwickeln kann, um Speichergeräte anzubinden. Thunderbolt ist weiterhin abwärtskompatibel zur Mini DisplayPort-Schnittstelle.
• Micro DisplayPort: Gerade in der Spezifikationsphase, wird der Micro DisplayPort überall dort eingesetzt werden, wo auf kleinster Fläche sehr hohe Auflösungen für externe Wiedergabegeräte ausgegeben werden müsse. Zum Beispiel in zukünftigen Smartphones und Tablets.

Vergleich

Grundsätzlich lasssen sich die digitalen Signalleitungen über entsprechende Adapter auch miteinander kombinieren. Es sind hierzu aber einige wichtige Dinge zu beachten. So hat z.B. DVI kein Audio. Die Kabellängen sind begrenzt (bid ca. 10m) und sehr von der Kabelqualität abhängig. Längere Strecken benötigen eine genaue Anpassung der Kabel an die vorhandenen Signalquelllen (PC, Laptop) und deren Signalempfängern (Monitote, Beamer, Verteiler). Hierzu gibt es Anpassungeverstärker entweder als Einzelgerät oder im Kabel eingebaut welche auch größere Strecken übertragen können. Das ist beispielsweise bei Einbauten oder bei Veranstaltungen erforderlich. Wenn man höchste Qualität bei langen Entfernungen benötigt wird man um den Einstz von Glasfaserkabeln nicht umhinkommen. Hierbei werden dann vorteilhafter Weise auch die Netz-Brummstörungen (Streifenbildung) eleminiert.

Die folgenden Tabelle soll abschließend noch einmal alle drei Standards gegenüberstellen:

Noch ein wichtiger Hinweis für Tagungsreferenten:

Das beliebte "Bäumchen - Wechsel - Dich - Spiel"  mit Laptops bei Tagungen um z.B. unterschiedliche Arbeitsgruppen hintereinander zu besuchen, bei analogem VGA möglich, geht mit "Digital" nicht.

Hier werden Rechnerabstürze provoziert !